Игра на виолончели улучшила аудиторно-моторные связи головного мозга

Канадские ученые провели долгосрочное фМРТ-исследование, в ходе которого учили лежащих в сканере добровольцев играть на виолончели, и выяснили, что во время обучения улучшаются функциональные связи аудиторных и моторных отделов головного мозга. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, сообщается, что подобная пластичность не зависит от успехов в обучении, а обусловлена самой тренировкой.

О способности головного мозга меняться со временем — как функционально, так и анатомически — известно достаточно давно. Считается, что подобная нейропластичность формируется не только в процессе взросления и старения, но также — под воздействием опыта. К примеру, знаменитое исследование с участием лондонских таксистов и водителей автобуса показало, что из-за необходимости запоминать многочисленные городские маршруты объем их гиппокампа (структура головного мозга, во многом отвечающая за работу пространственной памяти) значительно выше, чем у других людей.

Другим примером может служить игра на музыкальных инструментах. Она требует эффективной работы аудиторных и моторных систем, которая улучшается со временем и опытом, до сих пор, однако, до конца не ясно, как именно. Большинство работ по пластичности аудиторных и моторных нейронных систем головного мозга музыкантов также посвящены исследованиям игры на фортепиано: игра на других инструментах, например, струнных, требует асимметричной моторики, и отвечающая за нее активность мозга может быть сложнее.

В том, как пластичность связей между аудиторными и моторными отделами налаживается при обучении игре на виолончели, решила разобраться группа ученых из Монреальского неврологического института Университета Макгилла под руководством Роберта Заторре (Robert Zatorre). В их исследовании приняли участие 13 добровольцев, которых в течение месяца дважды в неделю практиковались в игре на МРТ-виолончели — музыкальном инструменте, созданном из немагнитных и непроводящих материалов (стекловолокна, дерева, пластика и кетгута), звук с которого записывается при помощи двух оптических сенсоров, закрепленных на струнах, и одновременно подается в наушники играющему.

Во время обучения участники лежали в специальной картонной конструкции, имитирующей настоящий МРТ-сканер. Само сканирование проводили трижды: до начала, через неделю после начала и по окончании обучения. Во время фМРТ-эксперимента добровольцам было необходимо либо самим играть на инструменте, либо просто слушать выученные мелодии.

Исследователи изучили функциональные связи между моторными и аудиторными отделами мозга: дополнительной и дорсальной части моторной коры, аудиторной корой (частью височных долей) и левой теменной зоной, также участвующей в обработке слуховых стимулов. Эффективность обучения игре на виолончели оценивали, подсчитывая количество совершенных ошибок.

В результате обучения участники стали совершать меньше ошибок как в темпе, так и высоте. Активность моторных и левой теменной зон при пассивном прослушивании выученных мелодий значительно (p < 0,004) увеличилась в процессе обучения по сравнению с первым днем эксперимента. Значительное (p = 0,06) повышение функциональных связей со временем и приобретением опыта игры на виолончели наблюдалось между участками внутри дорсального аудиторно-моторного пути: дополнительной моторной зоной, аудиторной корой и левой теменной зоной.

Интересно, что улучшение функциональных связей не было связано с точностью игры и происходило исключительно благодаря активному процессу обучения. От индивидуальных успехов в обучении, однако, зависела, например, активность гиппокампа, отвечающего за память и моторный контроль. 

Проведенное исследование в очередной раз показывает возможность мозга меняться под воздействием опыта. Разные составляющие получения подобного опыта, тем не менее, воздействуют на мозг по-разному: что касается игры на виолончели, то улучшает работу аудиторно-моторного нейронного пути сам факт обучения, а не его качество или индивидуальные успехи. В целом, полученные результаты могут быть полезны в педагогике и реабилитации. Авторы также отметили, что  в дальнейшем использование максимально приближенных к реальным условиям заданий может повысить экологическую валидность подобных исследований.

Музыканты становятся объектами психофизиологических исследований достаточно часто. К примеру, ученые показывали, что активность зеркальных нейронов (клеток головного мозга, активных как при выполнении действия, так и при наблюдении за его выполнением) при наблюдении за игрой на фортепиано выше у профессиональных музыкантов. Кроме того, джазовые пианисты гораздо быстрее классических адаптируются к смене строя, а мозг музыкантов (наряду с мозгом билингвов) в целом работает гораздо эффективнее.

Елизавета Ивтушок